3.2.2 共价晶体 课件(共21张PPT) 高中化学人教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 3.2.2 共价晶体 课件(共21张PPT) 高中化学人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 7.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-04-02 16:43:26 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
第2课时：共价晶体
第三章 晶体结构与性质
第二节 分子晶体与共价晶体
1、知道共价晶体的结构特点，认识金刚石晶体中的碳原子的三维骨架结构，能借助共价晶体模型说明共价晶体中粒子间的相互作用。
2、能结合具体实例，说出分子晶体、共价晶体的粒子间相互作用与其性质的关系（熔点、硬度等）
一、共价晶体
碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，CO2和SiO2熔沸点为什么差距那么大？
熔点/oC 沸点/oC 状态（室温）
CO2 -56.2 -78.5 气态
SiO2 1723 2230 固态
干冰
SiO2
分子晶体
共价晶体
1、概念
共价键
共价键
一、共价晶体
构成微粒
原子
微粒间作用
所有原子都以 相互结合形成三维的空间立体网状结构的晶体
2、常见的共价晶体：P82
(1)某些单质(高熔点/ⅣA为主)：晶体硼、金刚石、晶体硅、晶体锗、灰锡；
(2)某些第ⅣA族形成的化合物：
SiO2、碳化硅SiC(金刚砂)、Si3N4、C3N4；
(3)刚玉（Al2O3）、BN。
四硅两碳一硼氮
3.特点
熔沸点高、硬度大、性质稳定
硬度大≠强度大，耐撞击
No!
一、共价晶体
4、典型的共价晶体
金刚石
微粒
作用力
C的杂化轨道类型
C如何构成晶体
C原子与C—C键之比
键角
键长
键能
物质的熔沸点
物质的硬度
物质的稳定性
碳原子
共价键
sp3
每个C与4个C形成单键，且4个C在正四面体的4个顶角
109°28′
较短
较大
稳定
金刚石中的碳采取sp3杂化轨道形成共价键三维骨架结构。
(立体网状)
1:2
较高，熔点＞3500℃
硬度最大
晶胞中碳原子数___
8
(2)晶体中最小的碳环由 个碳原子组成，且不在同一平面内，最多有 个碳原子在同一平面。
6
4
正四面体
最小环为六元环
4、典型的共价晶体
金刚石晶体
(3)每个C原子被 个六元环共用，1个碳环占有的碳原子为 个。
12
0.5
4、典型的共价晶体
二氧化硅晶体
晶体硅的结构
二氧化硅的结构
SiO2晶体结构相当于在晶体硅结构中每2个Si原子中间插入1个O原子
(1) 一个SiO2晶胞中含有Si原子 个；含O原子 个； SiO2晶体是由Si原子和O原子按______的比例所组成的立体网状的晶体。(化学式≠分子式)
单个的SiO2分子存在。
没有
4、典型的共价晶体
二氧化硅晶体
8
16
1:2
(1) 在SiO2晶体中，每个硅原子采取sp3杂化与 个氧原子结合；每个氧原子与 个硅原子结合；在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是 。
(2)在SiO2 晶体中，每个硅原子形成 个共价键；每个氧原子形成 个共价键；
(3)在SiO2 晶体中，最小环为 元环，由 个Si原子和 个O原子构成。
2
1：2
4
2
12
4
6
6
4、典型的共价晶体
二氧化硅晶体
Si原子个数与Si-O 共价键个数之是 ；
O原子个数与Si-O 共价键个数之比是 。
(4)每个十二元环中平均含有硅原子
1：4
1：2
= 6× =
每个十二元环中平均含有Si-O键
= 12× =2
(5)60 g 二氧化硅含有_____个Si原子
含有_____个O原子
含有_____ 个Si-O键
NA
2NA
4NA
1 mol SiO2中含 mol Si-O键
4
4、典型的共价晶体
二氧化硅晶体
SiO2是自然界含量最高的固态二元氧化物，熔点1713℃。
有多种结构，最常见的是低温石英(α -SiO2)。
低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性。
石英的左、右型晶体
二氧化硅晶体
P81
石英手表
二氧化硅——重要用途
水泥
单晶硅
玻璃
单晶硅制的芯片
硅太阳能
电池
二氧化硅
光导纤维
4、典型的共价晶体
5、共价晶体的性质
思考：比较下表中共价晶体熔点和硬度，它们有什么特点？
某些共价晶体的熔点和硬度
共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗
熔点/℃ ＞3 500 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211
硬度* 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0
熔点很高；硬度很大
为什么共价晶体熔点很高？
熔化破坏共价键，需要很高的能量。
结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。
5、共价晶体的性质
思考：比较下表中共价晶体熔点和硬度，它们有什么特点？
某些共价晶体的熔点和硬度
共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗
熔点/℃ ＞3 500 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211
硬度* 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0
问题1:与分子晶体相比,共价晶体的熔点普遍较高,为什么
分子晶体中分子间是以较弱的分子间作用力(部分含氢键)相互作用的,而共价晶体中原子间是通过较强的共价键相互作用的,并且形成空间网状结构,所以熔点普遍较高。
5、共价晶体的性质
问题2:由表中可知,金刚石、硅和锗的熔点和硬度均依次降低,如何解释
三者的组成元素为同一主族元素,形成的晶体结构类似,结构相似的共价晶体,原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体的熔点越高,硬度越大。
问题3:从哪些角度可以区分共价晶体与分子晶体
可以从构成微粒、微粒间作用力强弱、熔沸点、硬度等角度区分。
共价
晶体
分子
晶体
有氢键
只有
范德华力
方 法
依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断
依据性质判断
判断
晶体的类型
键能越大
熔点越高
氢键的
数目多少
相对分子
质量大小
判断
键能的大小
判断
分子间的作用力
5、共价晶体的性质
比较物质的熔点的方法
晶体类型 共价晶体 分子晶体
构成微粒
作用力
熔沸点
硬度
导电性
原子
分子
共价键
分子间作用力
较高
较低
较大
较小
大部分不导电；
个别为半导体(如晶体硅)
都不导电(固体和熔化状态)；
部分(如HCl)溶于水导电
【总结】
2NA
4NA
判断对错
1．(2022·四川成都·统考一模)NA为阿伏加德罗常数的值，60gSiO2和12g金刚石中各含有4NA个Si—O键和C—C键
2.（2022·上海虹口·统考一模）下列有关化学用语的说法正确的是B．二氧化硅的分子式是SiO2
×
3.下列事实能说明刚玉(Al2O,)是共价晶体的是( )。
①Al2O3是两性氧化物; ②硬度很大; ③它的熔点为2045℃; ④自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石。
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
B
×
C
5. 金刚石晶胞结构如图所示，回答下列问题。
(1)一个金刚石晶胞中含有________个碳原子。
(2)已知晶胞参数为a pm，则金刚石的密度为______________ g·cm－3。
(3)晶体中两个最近的碳原子之间的距离为______ pm。
(4)碳原子的半径为r，则a、r有什么关系？
8
第2课时：共价晶体
第三章 晶体结构与性质
第二节 分子晶体与共价晶体
1、知道共价晶体的结构特点，认识金刚石晶体中的碳原子的三维骨架结构，能借助共价晶体模型说明共价晶体中粒子间的相互作用。
2、能结合具体实例，说出分子晶体、共价晶体的粒子间相互作用与其性质的关系（熔点、硬度等）
一、共价晶体
碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，CO2和SiO2熔沸点为什么差距那么大？
熔点/oC 沸点/oC 状态（室温）
CO2 -56.2 -78.5 气态
SiO2 1723 2230 固态
干冰
SiO2
分子晶体
共价晶体
1、概念
共价键
共价键
一、共价晶体
构成微粒
原子
微粒间作用
所有原子都以 相互结合形成三维的空间立体网状结构的晶体
2、常见的共价晶体：P82
(1)某些单质(高熔点/ⅣA为主)：晶体硼、金刚石、晶体硅、晶体锗、灰锡；
(2)某些第ⅣA族形成的化合物：
SiO2、碳化硅SiC(金刚砂)、Si3N4、C3N4；
(3)刚玉（Al2O3）、BN。
四硅两碳一硼氮
3.特点
熔沸点高、硬度大、性质稳定
硬度大≠强度大，耐撞击
No!
一、共价晶体
4、典型的共价晶体
金刚石
微粒
作用力
C的杂化轨道类型
C如何构成晶体
C原子与C—C键之比
键角
键长
键能
物质的熔沸点
物质的硬度
物质的稳定性
碳原子
共价键
sp3
每个C与4个C形成单键，且4个C在正四面体的4个顶角
109°28′
较短
较大
稳定
金刚石中的碳采取sp3杂化轨道形成共价键三维骨架结构。
(立体网状)
1:2
较高，熔点＞3500℃
硬度最大
晶胞中碳原子数___
8
(2)晶体中最小的碳环由 个碳原子组成，且不在同一平面内，最多有 个碳原子在同一平面。
6
4
正四面体
最小环为六元环
4、典型的共价晶体
金刚石晶体
(3)每个C原子被 个六元环共用，1个碳环占有的碳原子为 个。
12
0.5
4、典型的共价晶体
二氧化硅晶体
晶体硅的结构
二氧化硅的结构
SiO2晶体结构相当于在晶体硅结构中每2个Si原子中间插入1个O原子
(1) 一个SiO2晶胞中含有Si原子 个；含O原子 个； SiO2晶体是由Si原子和O原子按______的比例所组成的立体网状的晶体。(化学式≠分子式)
单个的SiO2分子存在。
没有
4、典型的共价晶体
二氧化硅晶体
8
16
1:2
(1) 在SiO2晶体中，每个硅原子采取sp3杂化与 个氧原子结合；每个氧原子与 个硅原子结合；在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是 。
(2)在SiO2 晶体中，每个硅原子形成 个共价键；每个氧原子形成 个共价键；
(3)在SiO2 晶体中，最小环为 元环，由 个Si原子和 个O原子构成。
2
1：2
4
2
12
4
6
6
4、典型的共价晶体
二氧化硅晶体
Si原子个数与Si-O 共价键个数之是 ；
O原子个数与Si-O 共价键个数之比是 。
(4)每个十二元环中平均含有硅原子
1：4
1：2
= 6× =
每个十二元环中平均含有Si-O键
= 12× =2
(5)60 g 二氧化硅含有_____个Si原子
含有_____个O原子
含有_____ 个Si-O键
NA
2NA
4NA
1 mol SiO2中含 mol Si-O键
4
4、典型的共价晶体
二氧化硅晶体
SiO2是自然界含量最高的固态二元氧化物，熔点1713℃。
有多种结构，最常见的是低温石英(α -SiO2)。
低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性。
石英的左、右型晶体
二氧化硅晶体
P81
石英手表
二氧化硅——重要用途
水泥
单晶硅
玻璃
单晶硅制的芯片
硅太阳能
电池
二氧化硅
光导纤维
4、典型的共价晶体
5、共价晶体的性质
思考：比较下表中共价晶体熔点和硬度，它们有什么特点？
某些共价晶体的熔点和硬度
共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗
熔点/℃ ＞3 500 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211
硬度* 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0
熔点很高；硬度很大
为什么共价晶体熔点很高？
熔化破坏共价键，需要很高的能量。
结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。
5、共价晶体的性质
思考：比较下表中共价晶体熔点和硬度，它们有什么特点？
某些共价晶体的熔点和硬度
共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗
熔点/℃ ＞3 500 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211
硬度* 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0
问题1:与分子晶体相比,共价晶体的熔点普遍较高,为什么
分子晶体中分子间是以较弱的分子间作用力(部分含氢键)相互作用的,而共价晶体中原子间是通过较强的共价键相互作用的,并且形成空间网状结构,所以熔点普遍较高。
5、共价晶体的性质
问题2:由表中可知,金刚石、硅和锗的熔点和硬度均依次降低,如何解释
三者的组成元素为同一主族元素,形成的晶体结构类似,结构相似的共价晶体,原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体的熔点越高,硬度越大。
问题3:从哪些角度可以区分共价晶体与分子晶体
可以从构成微粒、微粒间作用力强弱、熔沸点、硬度等角度区分。
共价
晶体
分子
晶体
有氢键
只有
范德华力
方 法
依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断
依据性质判断
判断
晶体的类型
键能越大
熔点越高
氢键的
数目多少
相对分子
质量大小
判断
键能的大小
判断
分子间的作用力
5、共价晶体的性质
比较物质的熔点的方法
晶体类型 共价晶体 分子晶体
构成微粒
作用力
熔沸点
硬度
导电性
原子
分子
共价键
分子间作用力
较高
较低
较大
较小
大部分不导电；
个别为半导体(如晶体硅)
都不导电(固体和熔化状态)；
部分(如HCl)溶于水导电
【总结】
2NA
4NA
判断对错
1．(2022·四川成都·统考一模)NA为阿伏加德罗常数的值，60gSiO2和12g金刚石中各含有4NA个Si—O键和C—C键
2.（2022·上海虹口·统考一模）下列有关化学用语的说法正确的是B．二氧化硅的分子式是SiO2
×
3.下列事实能说明刚玉(Al2O,)是共价晶体的是( )。
①Al2O3是两性氧化物; ②硬度很大; ③它的熔点为2045℃; ④自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石。
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
B
×
C
5. 金刚石晶胞结构如图所示，回答下列问题。
(1)一个金刚石晶胞中含有________个碳原子。
(2)已知晶胞参数为a pm，则金刚石的密度为______________ g·cm－3。
(3)晶体中两个最近的碳原子之间的距离为______ pm。
(4)碳原子的半径为r，则a、r有什么关系？
8